引用本文:黄居坤,王勇,曾捷,于惠勇,吴肖,卢李,李翔宇,张旭苹.空间伸展臂热应变与热变形光纤监测技术[J].上海航天,2020,37(1):70-78.
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空间伸展臂热应变与热变形光纤监测技术
黄居坤1,王勇2,曾捷1,3,于惠勇1,吴肖1,卢李1,李翔宇1,张旭苹3
1.南京航空航天大学 机械结构力学及控制国家重点实验室,江苏 南京210016;2.上海宇航系统工程研究所 结构系统研究室,上海201109;3.南京大学 智能光传感与调控技术教育部重点实验室,江苏 南京210093
摘要:
针对空间伸展臂在热载荷作用下承载特性与形态变化的监测需求,提出了一种基于分布式光纤传感器的伸展臂结构温度、热应变以及热变形集成监测技术。借助ANSYS Workbench有限元分析软件,构建了单端热载荷作用下铝合金空间伸展臂结构热-力模型,分别得到不同局部热载荷下伸展臂轴向温度、热应变以及热变形分布与变化规律。在此基础上,提出了基于有限元分析与热传导理论的两类伸展臂轴向热变形计算方法。构建了分布式光纤传感监测系统,实时监测伸展臂若干关键位置的温度值与应变值,进而反演出结构轴向温度场、应变场连续变化信息。研究表明:采用有限元拟合法与热传导解析法计算所得伸展臂轴向热变形误差分别为5.256%与3.556%。相关成果能够为未来航天器在轨服役状态监测与辨识提供技术支撑。
(1.State Key Laboratory of Mechanics and Control of Mechanical Structures, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, Jiangsu, China;2.Structural Systems Research Room,Shanghai Aerospace System Engineering Institute, Shanghai 201109, China;3.Key Laboratory of Intelligent Optical Sensing and Manipulation, Ministry of Education, Nanjing University, Nanjing 210093, Jiangsu, China)

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